ファインブランキングプレス
【課題】プレスの仕事能力が小さくなることなく、ワークのせん断速度を向上させることができるファインブランキングプレスを提供することを課題とする。
【解決手段】モータＭ１の回転によって昇降するスライド５を介してワークＷをせん断するファインブランキングプレスであって、前記スライド５の昇降位置を検出可能なスライド位置検出部６３を備えており、前記ワークＷをせん断するために必要な加圧力をスライド５の昇降位置に応じて予め決定しておき、前記ワークＷのせん断時にスライド５の昇降位置を検出し、その検出したスライド５の昇降位置に応じて、予め決定の加圧力を生じさせるように前記モータＭ１を駆動制御する。
【解決手段】モータＭ１の回転によって昇降するスライド５を介してワークＷをせん断するファインブランキングプレスであって、前記スライド５の昇降位置を検出可能なスライド位置検出部６３を備えており、前記ワークＷをせん断するために必要な加圧力をスライド５の昇降位置に応じて予め決定しておき、前記ワークＷのせん断時にスライド５の昇降位置を検出し、その検出したスライド５の昇降位置に応じて、予め決定の加圧力を生じさせるように前記モータＭ１を駆動制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファインブランキングプレスに関し、詳しくはモータの回転によって昇降するスライドを介してワークをせん断するファインブランキングプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のファインブランキングプレスとして、リンクモーション型の機械式プレスと直動油圧式プレスとが知られている。
前者は、モータの駆動によりリンク機構に連動して昇降するスライドに取り付けられた打抜用パンチがワークを押圧することでワークをせん断する方式のプレスである。
後者は、油圧シリンダの伸縮に連動して昇降するスライドに取り付けられた打抜用パンチがワークを押圧することでワークをせん断する方式のプレスである。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−２８７０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したリンクモーション型の機械式プレスでは、機械的にモーションが決まっており、せん断速度を遅くするためにはプレスの毎分ストローク数を小さくする必要が生じ、これによりフライホイールの効果が小さくなり、プレスの仕事量能力が小さくなるという問題が生じていた。
また、上述した直動油圧式プレスでは、リンクモーション型の機械式プレスで生じる問題は発生することはないが、油圧駆動であるためスライドの昇降速度が遅くなり、ワークのせん断速度が遅くなるという新たな問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、プレスの仕事能力が小さくなることなく、ワークのせん断速度を向上させることができるファインブランキングプレスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、モータの回転によって昇降するスライドを介してワークをせん断するファインブランキングプレスである。このファインブランキングプレスは、前記スライドの昇降位置を検出可能なスライド位置検出部を備えている。そして、前記ワークをせん断するために必要な加圧力をスライドの昇降位置に応じて予め決定しておき、前記ワークのせん断時にスライドの昇降位置を検出し、その検出したスライドの昇降位置に応じて、予め決定の加圧力を生じさせるように前記モータを駆動制御する構成である。
この構成によれば、スライドの位置に応じて加圧力を予め決定しておき、スライドの位置検出をして、その検出した位置に応じた加圧力を与えることができる。なお、加圧力は、モータトルクを検出することで換算により算出可能である。そのため、ワークのせん断力時には、常に、必要な加圧力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
まず、本発明の実施例１を、図１〜６を用いて説明する。
この実施例１は、サーボモータＭ１の回転によって駆動するクランク機構Ｋと該クランク機構Ｋと連動するリンク機構Ｌによって昇降するスライド５を介してワークＷをせん断する形態の実施例である。
図１は、ファインブランキングプレスＦ１において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。図２は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。図３は、図２の主制御部６４の詳細を説明する図である。図４は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。図５は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。図６は、主制御部６４の制御フローチャートである。
【０００８】
［機械的構成について］
まず、ファインブランキングプレスＦ１の機械的構成について説明する。
図１に示すように、ファインブランキングプレスＦ１のフレーム１は、ベッド部２、アプライト部３およびトップ部４によって構成されている。ベッド部２には、スライドガイド７、８が上下方向に設けられており、スライド５はスライドガイド７、８沿いに案内されている。このスライド５を案内させるスライド駆動部は、棒状のリンク９と略三角形状のレバー１０で構成されている。そして、リンク９の一端は連結ピン１１によってスライド５の下端と揺動可能に連結されているとともに、リンク９の他端は、連結ピン１２によってレバー１０と揺動可能に連結されている。また、レバー１０は、連結ピン１３によってベッド部２と揺動可能に連結されているとともに、連結ピン１４によってクランク機構Ｋのコンロッド１５と揺動可能に連結されている。
【０００９】
さらに、コンロッド１５はクランク機構Ｋのクランク１６に揺動可能に連結されている。このクランク１６は、ベッド部２に設けられた２個の軸受けによって回転可能に支持されている。そして、クランク１６の一端は、減速機（図示しない）を介してサーボモータＭ１と連結されている。そのため、サーボモータＭ１からの駆動力は、減速機、クランク機構Ｋおよびスライド駆動部を介してスライド５へと伝達可能となっており、クランク１６が１回転すると、スライド５は１ストローク昇降する構成となる。また、フレーム１の一側には、スライド５の絶対位置を検出するアナログ信号出力型のエンコーダによるスライド位置検出部６３が設けられている。
【００１０】
ラム１７は、トップ部４に組み込まれており、該ラム１７の下端から加わる成形荷重をトップ部４に伝達して負担する構成となっている。ラム１７の中には、逆押さえピストン１８が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該逆押さえピストン１８を上下動させる油圧室１９が形成されている。この逆押さえピストン１８の下側には、バネ２０が組み込まれている。そして、この逆押さえピストン１８は、ポートａから圧油を供給するとバネ２０の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートａから圧油を逃がすとバネ２０の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートａに供給する圧力を調整することで、逆押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００１１】
逆押さえピストン１８の中には、ノックアウトピストン２１が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該ノックアウトピストン２１を上下動させる油圧室２２が形成されている。このノックアウトピストン２１の下側には、バネ２３が組み込まれている。そして、このノックアウトピストン２１は、ポートｃから圧油を供給するとバネ２３の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートｃから圧油を逃がすとバネ２３の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートｃへの圧油供給を制御することで任意のタイミングでノックアウトを実施できる。
【００１２】
スライド５の中には、板押さえピストン２５が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該板押さえピストン２５を上下動させる油圧室２６が形成されている。この板押さえピストン２５は、ポートｂから圧油を供給すると板押さえピストン２５はスライド５に対して上側へストロークする。一方、ポートｂから圧油を逃がすと板押さえピストン２５の自重によって下側へストロークする。したがって、ポートｂに供給する圧力を調整することで、板押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００１３】
例えば、板押さえダイ２７を板押さえピストン２５の上部の下テーブル２８に固定し、打抜パンチ２９をスライド５と一体となるように固定すると、打抜パンチ２９で発生するせん断力Ｐｄの反力は、スライド５に直接伝達される。同様に、板押さえダイ２７に作用させる板押さえ力Ｐｒの反力は、油圧室２６の油を介してスライド５に伝達される。
【００１４】
上テーブル３０は、ラム１７にボルトで機械的に結合していて、圧力ピン大３１と圧力ピン小３２を支えている。圧力ピン大３１は、ラム１７と摺動可能に係合してあり、圧力ピン小３２は、上テーブル３０と摺動可能に係合してあり、逆押さえピストン１８およびノックアウトピストン２１の作用力を受け、逆押さえパンチ３３に作用力を伝達する構成となっている。
【００１５】
例えば、上テーブル３０にダイ３４を固定し、逆押さえパンチ３３をダイ３４の中に摺動可能に配置すると、ダイ３４に発生するせん断力Ｐｄは上テーブル３０を介してラム１７に伝達される。また、逆押さえパンチ３３に発生させる逆押さえ力Ｐｃは圧力ピン小３２、圧力ピン大３１を介して逆押さえピストン１８に伝達される。図１では、ワークＷがダイ３４に板押さえダイ２７で押さえられて拘束されていて、ワークＷが打抜パンチ２９によって打ち抜かれた後の状態を示している。
【００１６】
逆押さえピストン１８の油圧室１９のポートａ、ノックアウトピストン２１の油圧室２２のポートｃおよび板押さえピストン２５の油圧室２６のポートｂには、管路３９、管路５５および管路４６の一方がそれぞれ接続され独立した油圧回路（図示しない）が形成されている。そして、これら油圧回路に所要の圧力を供給することで、既に説明したように逆押さえピストン１８、ノックアウトピストン２１および板押さえピストン２５をそれぞれ所要のタイミングで上下動させワークＷを拘束せん断加工することができる。
【００１７】
［電気的構成について］
次に、ファインブランキングプレスＦ１の電気的構成について説明する。
図２は、スライドモーション制御系の構成を示すもので、主制御部６４、サーボモータ駆動装置６５、サーボモータＭ１、クランク機構Ｋ、リンク機構Ｌ、スライド５およびスライド位置検出部６３から成っている。動力電源が接続されているサーボモータ駆動装置６５は、スライド位置検出部６３からの信号を受けて、指令値との偏差信号を出力する主制御部６４が出力する信号を受けて、サーボモータＭ１を駆動する駆動電流を供給する。
【００１８】
図３は、主制御部６４の構成を詳しく示すもので、制御の中枢をなすものとして、例えばマイクロプロセッサＣＰＵを使用し、ＣＰＵにはランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭと入力インターフェイスＩ／Ｏと出力インターフェイスＯＵＴと速度設定部６８および速度モニタ６９が接続されている。ランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭは、所要の記憶容量を満足するように設けられている。入力インターフェイスＩ／Ｏは、外部からの信号を入力させるとともに、外部へ信号を出力させるための入力機構を備えていて、出力インターフェイスＯＵＴは、外部へ信号を出力させるための出力機構を備えている。
【００１９】
この入力インターフェイスＩ／Ｏには、ファインブランキングプレスＦ１の駆動を制御するプレス機制御装置７０が接続され、ＣＰＵとの間で信号交信を行う。このプレス機制御装置７０からＣＰＵへ出力する信号として、例えばファインブランキングプレスＦ１が運転を開始してもよいかどうかの問合せ信号、異常信号等があり、逆にＣＰＵからファインブランキングプレスＦ１へ出力する信号として運転準備完了信号等がある。また、この入力インターフェイスＩ／Ｏには、スライド位置検出部６３から出力された信号をデジタル信号に変換する信号変換器７１が接続されている。また出力インターフェイスＯＵＴには、サーボモータＭ１を駆動させるための駆動電流を通電するサーボモータ駆動装置６５が接続されている。
【００２０】
速度設定部６８は、スライド５の移動位置に対応してスライド５の移動速度を教示設定する部分であり、速度モニタ６９はスライド５の速度を、例えばＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、速度設定部６８における速度設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ１の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図４に示すようにスライド位置とスライド速度を上記ランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。
【００２１】
加圧力設定部７２は、スライド５の移動位置に対応して、加圧力を教示設定する部分であり、加圧力モニタ７３はスライド５の加圧力をＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、加圧力設定部７２における加圧力設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ１の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図５に示すようにスライド位置と加圧力をランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。なお、加圧力は、加圧力／トルク換算器６４ｃでモータトルクに換算されＲＡＭに記憶される。
【００２２】
［せん断制御について］
続いて、上述したように構成されたファインブランキングプレスＦ１によるワークＷのせん断制御について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、運転準備作業としてワークＷを板押さえダイ２７と打抜パンチ２９の上に位置決めしてせん断開始を待つ。そしてＣＰＵに電源が投入されると、ステップ１に示すようにＣＰＵを含めて電源回路がイニシャライズされる。次に、ステップ２において、ＣＰＵはスライド速度が既に上記速度設定部６８で設定されているかどうかを判断し、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ３において、ＣＰＵは加圧力が既に上記加圧力設定部７２で設定されているかどうかを判断する。そして、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ４において、プレス機制御装置７０との信号交信によりファインブランキングプレスＦ１が運転可能な状態になっているかどうかを判断する。
【００２３】
ステップ４の判断の結果、ＣＰＵがファインブランキングプレスＦ１側の運転準備完了信号を確認すると、ＣＰＵはステップ５において、プレス機制御装置７０に対して運転が開始可能であることを示す運転信号を出力する。
【００２４】
ＣＰＵはステップ６において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置がスライド速度、すなわちせん断速度を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置がスライド速度を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ７において、上記速度設定部６８から同位置に対応したスライド速度を読み出し、同スライド速度信号をサーボモータＭ１の駆動量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、所要の回転を与え、スライド５をストロークさせる。ステップ８において、ＣＰＵは上記スライド位置検出部６３の出力信号を入力して所定距離移動に要した時間からスライド５の速度を演算し、同演算速度を速度モニタ信号に変換した上、上記速度モニタ６９に出力し、スライド速度をモニタ表示させる。
【００２５】
ＣＰＵはステップ９において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置が加圧力を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置が加圧力を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ１０において、上記加圧力設定部７２から同位置に対応した加圧力を読み出し、同加圧力信号をサーボモータＭ１の駆動トルク量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、所要の回転を与え、スライド５をストロークさせる。ステップ１１において、ＣＰＵはトルク検出部の出力信号を入力して、加圧力に換算して加圧力モニタ７３に出力する。
【００２６】
実際には速度設定部６８で設定されるスライド速度設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ６からステップ８間のルーチンはスライド速度設定点毎に実行される。また、同様に加圧力設定部７２で設定される加圧力設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ９からステップ１１間のルーチンは加圧力設定点毎に実行される。そして、最後のスライド速度設定点対応のせん断速度制御および最後の加圧力設定点のせん断加圧力制御を完了したとき、ステップ１２に示すように１行程完了し、運転信号をＯＦＦする。
【００２７】
以上のように、出力トルク一定制御ができるサーボモータＭ１の出力で図２のシステムによってファインブランキングプレスＦ１を駆動するから、プレスの仕事能力を変化させないでせん断速度のみを主制御部６４の速度設定部６８で変更して拘束せん断加工を行うことができる。また、プレスの仕事量能力が小さくなることはない。
【００２８】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を、図７〜１２を用いて説明する。
図７は、ファインブランキングプレスＦ２において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。図８は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。図９は、図８の主制御部６４の詳細を説明する図である。図１０は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。図１１は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。図１２は、主制御部６４の制御フローチャートである。この実施例２は、サーボモータＭ１の回転によってポンプＰ１を駆動させ、このポンプＰ１の駆動によって生じた油圧によって油圧シリンダＳを伸縮させ、この油圧シリンダＳの伸縮に連動するリンク機構Ｌによって昇降するスライド５を介してワークＷをせん断する形態の実施例である。
【００２９】
［機械的構成について］
まず、ファインブランキングプレスＦ２の機械的構成について説明する。
図７に示すように、ファインブランキングプレスＦ２のフレーム１は、ベッド部２、アプライト部３およびトップ部４によって構成されている。ベッド部２には、スライドガイド７、８が上下方向に設けられており、スライド５はスライドガイド７、８沿いに案内されている。このスライド５を案内させるスライド駆動部は、棒状のリンク９と略三角形状のレバー１０で構成されている。そして、リンク９の一端は連結ピン１１によってスライド５の下端と揺動可能に連結されているとともに、リンク９の他端は、連結ピン１２によってレバー１０と揺動可能に連結されている。また、レバー１０は、連結ピン１３によってベッド部２と揺動可能に連結されているとともに、連結ピン１４によって油圧シリンダＳのロッドの先端と揺動可能に連結されている。また油圧シリンダＳは、連結ピン１４ａによってベッド部２と揺動可能に連結されている。
【００３０】
この油圧シリンダＳのポートＡとポートＢには、制御弁ＳＶ１が接続されており、油圧シリンダＳのストローク方向を制御している。また、サーボモータＭ１はポンプＰ１に連結駆動して油タンク３５からフィルタ３６、逆止弁３７を経由して制御弁ＳＶ１に圧油を供給している。そのため、油圧シリンダＳが伸縮ストロークすると、スライド５は上昇、下降ストロークする構成となる。また、フレーム１の一側には、スライド５の絶対位置を検出するアナログ信号出力型のエンコーダによるスライド位置検出部６３が設けられている。
【００３１】
ラム１７は、トップ部４に組み込まれており、該ラム１７の下端から加わる成形荷重をトップ部４に伝達して負担する構成となっている。ラム１７の中には、逆押さえピストン１８が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該逆押さえピストン１８を上下動させる油圧室１９が形成されている。この逆押さえピストン１８の下側には、バネ２０が組み込まれている。そして、この逆押さえピストン１８は、ポートＣから圧油を供給するとバネ２０の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートＣから圧油を逃がすとバネ２０の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートＣに供給する圧力を調整することで、逆押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００３２】
逆押さえピストン１８の中には、ノックアウトピストン２１が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該ノックアウトピストン２１を上下動させる油圧室２２が形成されている。このノックアウトピストン２１の下側には、バネ２３が組み込まれている。そして、このノックアウトピストン２１は、ポートＥから圧油を供給するとバネ２３の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートＥから圧油を逃がすとバネ２３の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートＥへの圧油供給を制御することで任意のタイミングでノックアウトを実施できる。
【００３３】
スライド５の中には、板押さえピストン２５が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該板押さえピストン２５を上下動させる油圧室２６が形成されている。この板押さえピストン２５は、ポートＤから圧油を供給すると板押さえピストン２５はスライド５に対して上側へストロークする。一方、ポートＤから圧油を逃がすと板押さえピストン２５の自重によって下側へストロークする。したがって、ポートＤに供給する圧力を調整することで、板押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００３４】
例えば、板押さえダイ２７を板押さえピストン２５の上部の下テーブル２８に固定し、打抜パンチ２９をスライド５と一体となるように固定すると、打抜パンチ２９で発生するせん断力Ｐｄの反力は、スライド５に直接伝達される。同様に、板押さえダイ２７に作用させる板押さえ力Ｐｒの反力は、油圧室２６の油を介してスライド５に伝達される。
【００３５】
上テーブル３０は、ラム１７にボルトで機械的に結合していて、圧力ピン大３１と圧力ピン小３２を支えている。圧力ピン大３１は、ラム１７と摺動可能に係合してあり、圧力ピン小３２は、上テーブル３０と摺動可能に係合してあり、逆押さえピストン１８およびノックアウトピストン２１の作用力を受け、逆押さえパンチ３３に作用力を伝達する構成となっている。
【００３６】
例えば、上テーブル３０にダイ３４を固定し、逆押さえパンチ３３をダイ３４の中に摺動可能に配置すると、ダイ３４に発生するせん断力Ｐｄは上テーブル３０を介してラム１７に伝達される。また、逆押さえパンチ３３に発生させる逆押さえ力Ｐｃは圧力ピン小３２、圧力ピン大３１を介して逆押さえピストン１８に伝達される。図７では、ワークＷがダイ３４に板押さえダイ２７で押さえられて拘束されていて、ワークＷが打抜パンチ２９によって打ち抜かれた後の状態を示している。
【００３７】
逆押さえピストン１８の油圧室１９のポートＣ、ノックアウトピストン２１の油圧室２２のポートＥおよび板押さえピストン２５の油圧室２６のポートＤには、管路３９、管路５５および管路４６の一方がそれぞれ接続され独立した油圧回路（図示しない）が形成されている。そして、これら油圧回路に所要の圧力を供給することで、既に説明したように逆押さえピストン１８、ノックアウトピストン２１および板押さえピストン２５をそれぞれ所要のタイミングで上下動させワークＷを拘束せん断加工することができる。
【００３８】
［電気的構成について］
次に、ファインブランキングプレスＦ１の電気的構成について説明する。
図８は、スライドモーション制御系の構成を示すもので、主制御部６４、サーボモータ駆動装置６５、サーボモータＭ１、ポンプＰ１、制御弁ＳＶ１、油圧シリンダＳ、リンク機構Ｌ、スライド５およびスライド位置検出部６３から成っている。動力電源が接続されているサーボモータ駆動装置６５は、スライド位置検出部６３からの信号を受けて、指令値との偏差信号を出力する主制御部６４が出力する信号を受けて、サーボモータＭ１を駆動する駆動電流を供給する。
【００３９】
図９は、主制御部６４の構成を詳しく示すもので、制御の中枢をなすものとして、例えばマイクロプロセッサＣＰＵを使用し、ＣＰＵにはランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭと入力インターフェイスＩ／Ｏと出力インターフェイスＯＵＴと速度設定部６８および速度モニタ６９が接続されている。ランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭは、所要の記憶容量を満足するように設けられている。入力インターフェイスＩ／Ｏは、外部からの信号を入力させるとともに、外部へ信号を出力させるための入力機構を備えていて、出力インターフェイスＯＵＴは、外部へ信号を出力させるための出力機構を備えている。
【００４０】
この入力インターフェイスＩ／Ｏには、ファインブランキングプレスＦ２の駆動を制御するプレス機制御装置７０が接続され、ＣＰＵとの間で信号交信を行う。このプレス機制御装置７０からＣＰＵへ出力する信号として、例えばファインブランキングプレスＦ２が運転を開始してもよいかどうかの問合せ信号、異常信号等があり、逆にＣＰＵからファインブランキングプレスＦ２へ出力する信号として運転準備完了信号等がある。また、この入力インターフェイスＩ／Ｏには、スライド位置検出部６３から出力された信号をデジタル信号に変換する信号変換器７１が接続されている。また出力インターフェイスＯＵＴには、サーボモータＭ１を駆動させるための駆動電流を通電するサーボモータ駆動装置６５が接続されている。
【００４１】
速度設定部６８は、スライド５の移動位置に対応してスライド５の移動速度を教示設定する部分であり、速度モニタ６９はスライド５の速度を、例えばＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、速度設定部６８における速度設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ２の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図１０に示すようにスライド位置とスライド速度を上記ランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。
【００４２】
加圧力設定部７２は、スライド５の移動位置に対応して、加圧力を教示設定する部分であり、加圧力モニタ７３はスライド５の加圧力をＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、加圧力設定部７２における加圧力設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ２の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図１１に示すようにスライド位置と加圧力をランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。なお、加圧力は、加圧力／トルク換算器６４ｃでモータトルクに換算されＲＡＭに記憶される。
【００４３】
［せん断制御について］
続いて、上述したように構成されたファインブランキングプレスＦ２によるワークＷのせん断制御について、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、運転準備作業としてワークＷを板押さえダイ２７と打抜パンチ２９の上に位置決めしてせん断開始を待つ。そしてＣＰＵに電源が投入されると、ステップ１０１に示すようにＣＰＵを含めて電源回路がイニシャライズされる。次に、ステップ１０２において、ＣＰＵはスライド速度が既に上記速度設定部６８で設定されているかどうかを判断し、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ１０３において、ＣＰＵは加圧力が既に上記加圧力設定部７２で設定されているかどうかを判断する。そして、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ１０４において、プレス機制御装置７０との信号交信によりファインブランキングプレスＦ２が運転可能な状態になっているかどうかを判断する。
【００４４】
ステップ１０４の判断の結果、ＣＰＵがファインブランキングプレスＦ２側の運転準備完了信号を確認すると、ＣＰＵはステップ１０５において、プレス機制御装置７０に対して運転が開始可能であることを示す運転信号を出力する。
【００４５】
ＣＰＵはステップ１０６において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置がスライド速度、すなわちせん断速度を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置がスライド速度を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ１０７において、上記速度設定部６８から同位置に対応したスライド速度を読み出し、同スライド速度信号をサーボモータＭ１の駆動量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、ポンプＰ１に所要の回転を与え、油圧シリンダＳをストロークさせる。ステップ１０８において、ＣＰＵは上記スライド位置検出部６３の出力信号を入力して所定距離移動に要した時間からスライド５の速度を演算し、同演算速度を速度モニタ信号に変換した上、上記速度モニタ６９に出力し、スライド速度をモニタ表示させる。
【００４６】
ＣＰＵはステップ１０９において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置が加圧力を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置が加圧力を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ１１０において、上記加圧力設定部７２から同位置に対応した加圧力を読み出し、同加圧力信号をサーボモータＭ１の駆動トルク量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、ポンプＰ１に所要の回転を与え、油圧シリンダＳをストロークさせる。ステップ１１１において、ＣＰＵはトルク検出部の出力信号を入力して、加圧力に換算して加圧力モニタ７３に出力する。
【００４７】
実際には速度設定部６８で設定されるスライド速度設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ１０６からステップ８間のルーチンはスライド速度設定点毎に実行される。また、同様に加圧力設定部７２で設定される加圧力設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ１０９からステップ１１１間のルーチンは加圧力設定点毎に実行される。そして、最後のスライド速度設定点対応のせん断速度制御および最後の加圧力設定点のせん断加圧力制御を完了したとき、ステップ１１２に示すように１行程完了し、運転信号をＯＦＦする。
【００４８】
以上のように、出力トルク一定制御ができるサーボモータＭ１の出力を馬力制御形ポンプＰ１で油圧動力に変換して図８のシステムによってファインブランキングプレスＦ２を駆動するから、プレスの仕事能力を変化させないでせん断速度のみを主制御部６４の速度設定部６８で変更して拘束せん断加工を行うことができる。また、プレスの仕事量能力が小さくなることはない。
【００４９】
また、このように油圧シリンダＳでスライド５を昇降させる場合、上述したようにリンク機構Ｌを介することにより、直動の場合と比較すると油圧シリンダＳのシリンダ容積は直動の場合の約半分でよい。以下に、その説明をする。
【００５０】
図１３は、リンク機構Ｌのスケルトンを示している。このスケルトンは、実施例２に示したリンク機構Ｌとみなすことが可能である。
一般に、プレス機械は下死点近くで大きな加圧力を発生することが要求される。この能力発生位置と下死点とのスライドストローク距離を能力限界と称している。トグルリンクプレスは下死点近くでは僅かな駆動力で無限大の力を発生する性質があるから、同じ能力のプレスでは直動油圧プレスに比べると小さいシリンダでよいことになる。
【００５１】
能力限界でのプレス加圧力Ｐ０とトグル駆動力Ｐ１の関係は次の式となる。
Ｐ１＝２×ｔａｎα０×Ｐ０・・・（１）
ここに、α０＝Ａｃｏｓ［１−（Ｓ１／ｎ）／２ａ］ｒａｄ
Ｓ１：スライドストロークｍｍ
ａ：リンク長さ
ｎ：能力限界定数＝Ｓ１／Ｓ０
Ｓ０：能力限界
【００５２】
例えば、Ｐ０＝１００Ｔ、ａ＝２００、Ｓ１＝５３．６、ｎ＝１５、Ｓ０＝３．５７のときα０＝０．１３３７５３２（７．６６ｄｅｇ）でＰ１＝２６．９Ｔ
つまり、Ｐ０／Ｐ１＝１００／２６．９＝３．７１７となり、
直動油圧プレスでのシリンダ力は１００Ｔ、油圧駆動リンクプレスでは２６．９Ｔとなる。
【００５３】
油圧駆動リンクプレスのシリンダストロークは直動プレスのストロークの約１．９倍である。スライドストロークＳ１と油圧駆動リンクプレスのシリンダストロークＳ２の関係式は、
Ｓ１＝２ａ×（１−ｃｏｓα）・・・（２）
ここに、α：リンクの揺動角ｒａｄ
一般に、α＝３０ｄｅｇ
Ｓ２＝ａ×ｓｉｎα・・・（３）
例えば、ａ＝２００、α＝３０ｄｅｇ（０．５２３５９８７ｒａｄ）のとき、
Ｓ１＝５３．６でＳ２＝１００
つまり、Ｓ２／Ｓ１＝１００／５３．６＝１．８６６である。
【００５４】
上記記載から直動プレスのシリンダ容積Ｖ１と油圧リンクプレスのシリンダ容積Ｖ２の比は、
Ｖ１／Ｖ２＝（Ｐ０×Ｓ１）／（Ｐ１×Ｓ２）＝Ｐ０／Ｐ１×Ｓ１／Ｓ２・・・（４）
例えば、上記の例題の値で計算すると
Ｖ１／Ｖ２＝３．７１７／１．８６６＝１．９９
つまり、油圧リンクプレスのシリンダ容積は直動プレスの約半分でよい。
【００５５】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、ファインブランキングプレスＦ１において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。
【図２】図２は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の主制御部６４の詳細を説明する図である。
【図４】図４は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。
【図５】図５は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。
【図６】図６は、主制御部６４の制御フローチャートである。
【図７】図７は、ファインブランキングプレスＦ２において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。
【図８】図８は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、図８の主制御部６４の詳細を説明する図である。
【図１０】図１０は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。
【図１１】図１１は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。
【図１２】図１２は、主制御部６４の制御フローチャートである。
【図１３】図１３は、リンク機構Ｌのスケルトンを示している。
【符号の説明】
【００５７】
５ スライド
６３ スライド位置検出部
Ｍ１ モータ
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファインブランキングプレスに関し、詳しくはモータの回転によって昇降するスライドを介してワークをせん断するファインブランキングプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のファインブランキングプレスとして、リンクモーション型の機械式プレスと直動油圧式プレスとが知られている。
前者は、モータの駆動によりリンク機構に連動して昇降するスライドに取り付けられた打抜用パンチがワークを押圧することでワークをせん断する方式のプレスである。
後者は、油圧シリンダの伸縮に連動して昇降するスライドに取り付けられた打抜用パンチがワークを押圧することでワークをせん断する方式のプレスである。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−２８７０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したリンクモーション型の機械式プレスでは、機械的にモーションが決まっており、せん断速度を遅くするためにはプレスの毎分ストローク数を小さくする必要が生じ、これによりフライホイールの効果が小さくなり、プレスの仕事量能力が小さくなるという問題が生じていた。
また、上述した直動油圧式プレスでは、リンクモーション型の機械式プレスで生じる問題は発生することはないが、油圧駆動であるためスライドの昇降速度が遅くなり、ワークのせん断速度が遅くなるという新たな問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、プレスの仕事能力が小さくなることなく、ワークのせん断速度を向上させることができるファインブランキングプレスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、モータの回転によって昇降するスライドを介してワークをせん断するファインブランキングプレスである。このファインブランキングプレスは、前記スライドの昇降位置を検出可能なスライド位置検出部を備えている。そして、前記ワークをせん断するために必要な加圧力をスライドの昇降位置に応じて予め決定しておき、前記ワークのせん断時にスライドの昇降位置を検出し、その検出したスライドの昇降位置に応じて、予め決定の加圧力を生じさせるように前記モータを駆動制御する構成である。
この構成によれば、スライドの位置に応じて加圧力を予め決定しておき、スライドの位置検出をして、その検出した位置に応じた加圧力を与えることができる。なお、加圧力は、モータトルクを検出することで換算により算出可能である。そのため、ワークのせん断力時には、常に、必要な加圧力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
まず、本発明の実施例１を、図１〜６を用いて説明する。
この実施例１は、サーボモータＭ１の回転によって駆動するクランク機構Ｋと該クランク機構Ｋと連動するリンク機構Ｌによって昇降するスライド５を介してワークＷをせん断する形態の実施例である。
図１は、ファインブランキングプレスＦ１において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。図２は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。図３は、図２の主制御部６４の詳細を説明する図である。図４は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。図５は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。図６は、主制御部６４の制御フローチャートである。
【０００８】
［機械的構成について］
まず、ファインブランキングプレスＦ１の機械的構成について説明する。
図１に示すように、ファインブランキングプレスＦ１のフレーム１は、ベッド部２、アプライト部３およびトップ部４によって構成されている。ベッド部２には、スライドガイド７、８が上下方向に設けられており、スライド５はスライドガイド７、８沿いに案内されている。このスライド５を案内させるスライド駆動部は、棒状のリンク９と略三角形状のレバー１０で構成されている。そして、リンク９の一端は連結ピン１１によってスライド５の下端と揺動可能に連結されているとともに、リンク９の他端は、連結ピン１２によってレバー１０と揺動可能に連結されている。また、レバー１０は、連結ピン１３によってベッド部２と揺動可能に連結されているとともに、連結ピン１４によってクランク機構Ｋのコンロッド１５と揺動可能に連結されている。
【０００９】
さらに、コンロッド１５はクランク機構Ｋのクランク１６に揺動可能に連結されている。このクランク１６は、ベッド部２に設けられた２個の軸受けによって回転可能に支持されている。そして、クランク１６の一端は、減速機（図示しない）を介してサーボモータＭ１と連結されている。そのため、サーボモータＭ１からの駆動力は、減速機、クランク機構Ｋおよびスライド駆動部を介してスライド５へと伝達可能となっており、クランク１６が１回転すると、スライド５は１ストローク昇降する構成となる。また、フレーム１の一側には、スライド５の絶対位置を検出するアナログ信号出力型のエンコーダによるスライド位置検出部６３が設けられている。
【００１０】
ラム１７は、トップ部４に組み込まれており、該ラム１７の下端から加わる成形荷重をトップ部４に伝達して負担する構成となっている。ラム１７の中には、逆押さえピストン１８が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該逆押さえピストン１８を上下動させる油圧室１９が形成されている。この逆押さえピストン１８の下側には、バネ２０が組み込まれている。そして、この逆押さえピストン１８は、ポートａから圧油を供給するとバネ２０の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートａから圧油を逃がすとバネ２０の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートａに供給する圧力を調整することで、逆押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００１１】
逆押さえピストン１８の中には、ノックアウトピストン２１が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該ノックアウトピストン２１を上下動させる油圧室２２が形成されている。このノックアウトピストン２１の下側には、バネ２３が組み込まれている。そして、このノックアウトピストン２１は、ポートｃから圧油を供給するとバネ２３の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートｃから圧油を逃がすとバネ２３の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートｃへの圧油供給を制御することで任意のタイミングでノックアウトを実施できる。
【００１２】
スライド５の中には、板押さえピストン２５が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該板押さえピストン２５を上下動させる油圧室２６が形成されている。この板押さえピストン２５は、ポートｂから圧油を供給すると板押さえピストン２５はスライド５に対して上側へストロークする。一方、ポートｂから圧油を逃がすと板押さえピストン２５の自重によって下側へストロークする。したがって、ポートｂに供給する圧力を調整することで、板押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００１３】
例えば、板押さえダイ２７を板押さえピストン２５の上部の下テーブル２８に固定し、打抜パンチ２９をスライド５と一体となるように固定すると、打抜パンチ２９で発生するせん断力Ｐｄの反力は、スライド５に直接伝達される。同様に、板押さえダイ２７に作用させる板押さえ力Ｐｒの反力は、油圧室２６の油を介してスライド５に伝達される。
【００１４】
上テーブル３０は、ラム１７にボルトで機械的に結合していて、圧力ピン大３１と圧力ピン小３２を支えている。圧力ピン大３１は、ラム１７と摺動可能に係合してあり、圧力ピン小３２は、上テーブル３０と摺動可能に係合してあり、逆押さえピストン１８およびノックアウトピストン２１の作用力を受け、逆押さえパンチ３３に作用力を伝達する構成となっている。
【００１５】
例えば、上テーブル３０にダイ３４を固定し、逆押さえパンチ３３をダイ３４の中に摺動可能に配置すると、ダイ３４に発生するせん断力Ｐｄは上テーブル３０を介してラム１７に伝達される。また、逆押さえパンチ３３に発生させる逆押さえ力Ｐｃは圧力ピン小３２、圧力ピン大３１を介して逆押さえピストン１８に伝達される。図１では、ワークＷがダイ３４に板押さえダイ２７で押さえられて拘束されていて、ワークＷが打抜パンチ２９によって打ち抜かれた後の状態を示している。
【００１６】
逆押さえピストン１８の油圧室１９のポートａ、ノックアウトピストン２１の油圧室２２のポートｃおよび板押さえピストン２５の油圧室２６のポートｂには、管路３９、管路５５および管路４６の一方がそれぞれ接続され独立した油圧回路（図示しない）が形成されている。そして、これら油圧回路に所要の圧力を供給することで、既に説明したように逆押さえピストン１８、ノックアウトピストン２１および板押さえピストン２５をそれぞれ所要のタイミングで上下動させワークＷを拘束せん断加工することができる。
【００１７】
［電気的構成について］
次に、ファインブランキングプレスＦ１の電気的構成について説明する。
図２は、スライドモーション制御系の構成を示すもので、主制御部６４、サーボモータ駆動装置６５、サーボモータＭ１、クランク機構Ｋ、リンク機構Ｌ、スライド５およびスライド位置検出部６３から成っている。動力電源が接続されているサーボモータ駆動装置６５は、スライド位置検出部６３からの信号を受けて、指令値との偏差信号を出力する主制御部６４が出力する信号を受けて、サーボモータＭ１を駆動する駆動電流を供給する。
【００１８】
図３は、主制御部６４の構成を詳しく示すもので、制御の中枢をなすものとして、例えばマイクロプロセッサＣＰＵを使用し、ＣＰＵにはランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭと入力インターフェイスＩ／Ｏと出力インターフェイスＯＵＴと速度設定部６８および速度モニタ６９が接続されている。ランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭは、所要の記憶容量を満足するように設けられている。入力インターフェイスＩ／Ｏは、外部からの信号を入力させるとともに、外部へ信号を出力させるための入力機構を備えていて、出力インターフェイスＯＵＴは、外部へ信号を出力させるための出力機構を備えている。
【００１９】
この入力インターフェイスＩ／Ｏには、ファインブランキングプレスＦ１の駆動を制御するプレス機制御装置７０が接続され、ＣＰＵとの間で信号交信を行う。このプレス機制御装置７０からＣＰＵへ出力する信号として、例えばファインブランキングプレスＦ１が運転を開始してもよいかどうかの問合せ信号、異常信号等があり、逆にＣＰＵからファインブランキングプレスＦ１へ出力する信号として運転準備完了信号等がある。また、この入力インターフェイスＩ／Ｏには、スライド位置検出部６３から出力された信号をデジタル信号に変換する信号変換器７１が接続されている。また出力インターフェイスＯＵＴには、サーボモータＭ１を駆動させるための駆動電流を通電するサーボモータ駆動装置６５が接続されている。
【００２０】
速度設定部６８は、スライド５の移動位置に対応してスライド５の移動速度を教示設定する部分であり、速度モニタ６９はスライド５の速度を、例えばＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、速度設定部６８における速度設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ１の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図４に示すようにスライド位置とスライド速度を上記ランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。
【００２１】
加圧力設定部７２は、スライド５の移動位置に対応して、加圧力を教示設定する部分であり、加圧力モニタ７３はスライド５の加圧力をＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、加圧力設定部７２における加圧力設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ１の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図５に示すようにスライド位置と加圧力をランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。なお、加圧力は、加圧力／トルク換算器６４ｃでモータトルクに換算されＲＡＭに記憶される。
【００２２】
［せん断制御について］
続いて、上述したように構成されたファインブランキングプレスＦ１によるワークＷのせん断制御について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、運転準備作業としてワークＷを板押さえダイ２７と打抜パンチ２９の上に位置決めしてせん断開始を待つ。そしてＣＰＵに電源が投入されると、ステップ１に示すようにＣＰＵを含めて電源回路がイニシャライズされる。次に、ステップ２において、ＣＰＵはスライド速度が既に上記速度設定部６８で設定されているかどうかを判断し、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ３において、ＣＰＵは加圧力が既に上記加圧力設定部７２で設定されているかどうかを判断する。そして、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ４において、プレス機制御装置７０との信号交信によりファインブランキングプレスＦ１が運転可能な状態になっているかどうかを判断する。
【００２３】
ステップ４の判断の結果、ＣＰＵがファインブランキングプレスＦ１側の運転準備完了信号を確認すると、ＣＰＵはステップ５において、プレス機制御装置７０に対して運転が開始可能であることを示す運転信号を出力する。
【００２４】
ＣＰＵはステップ６において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置がスライド速度、すなわちせん断速度を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置がスライド速度を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ７において、上記速度設定部６８から同位置に対応したスライド速度を読み出し、同スライド速度信号をサーボモータＭ１の駆動量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、所要の回転を与え、スライド５をストロークさせる。ステップ８において、ＣＰＵは上記スライド位置検出部６３の出力信号を入力して所定距離移動に要した時間からスライド５の速度を演算し、同演算速度を速度モニタ信号に変換した上、上記速度モニタ６９に出力し、スライド速度をモニタ表示させる。
【００２５】
ＣＰＵはステップ９において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置が加圧力を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置が加圧力を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ１０において、上記加圧力設定部７２から同位置に対応した加圧力を読み出し、同加圧力信号をサーボモータＭ１の駆動トルク量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、所要の回転を与え、スライド５をストロークさせる。ステップ１１において、ＣＰＵはトルク検出部の出力信号を入力して、加圧力に換算して加圧力モニタ７３に出力する。
【００２６】
実際には速度設定部６８で設定されるスライド速度設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ６からステップ８間のルーチンはスライド速度設定点毎に実行される。また、同様に加圧力設定部７２で設定される加圧力設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ９からステップ１１間のルーチンは加圧力設定点毎に実行される。そして、最後のスライド速度設定点対応のせん断速度制御および最後の加圧力設定点のせん断加圧力制御を完了したとき、ステップ１２に示すように１行程完了し、運転信号をＯＦＦする。
【００２７】
以上のように、出力トルク一定制御ができるサーボモータＭ１の出力で図２のシステムによってファインブランキングプレスＦ１を駆動するから、プレスの仕事能力を変化させないでせん断速度のみを主制御部６４の速度設定部６８で変更して拘束せん断加工を行うことができる。また、プレスの仕事量能力が小さくなることはない。
【００２８】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を、図７〜１２を用いて説明する。
図７は、ファインブランキングプレスＦ２において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。図８は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。図９は、図８の主制御部６４の詳細を説明する図である。図１０は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。図１１は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。図１２は、主制御部６４の制御フローチャートである。この実施例２は、サーボモータＭ１の回転によってポンプＰ１を駆動させ、このポンプＰ１の駆動によって生じた油圧によって油圧シリンダＳを伸縮させ、この油圧シリンダＳの伸縮に連動するリンク機構Ｌによって昇降するスライド５を介してワークＷをせん断する形態の実施例である。
【００２９】
［機械的構成について］
まず、ファインブランキングプレスＦ２の機械的構成について説明する。
図７に示すように、ファインブランキングプレスＦ２のフレーム１は、ベッド部２、アプライト部３およびトップ部４によって構成されている。ベッド部２には、スライドガイド７、８が上下方向に設けられており、スライド５はスライドガイド７、８沿いに案内されている。このスライド５を案内させるスライド駆動部は、棒状のリンク９と略三角形状のレバー１０で構成されている。そして、リンク９の一端は連結ピン１１によってスライド５の下端と揺動可能に連結されているとともに、リンク９の他端は、連結ピン１２によってレバー１０と揺動可能に連結されている。また、レバー１０は、連結ピン１３によってベッド部２と揺動可能に連結されているとともに、連結ピン１４によって油圧シリンダＳのロッドの先端と揺動可能に連結されている。また油圧シリンダＳは、連結ピン１４ａによってベッド部２と揺動可能に連結されている。
【００３０】
この油圧シリンダＳのポートＡとポートＢには、制御弁ＳＶ１が接続されており、油圧シリンダＳのストローク方向を制御している。また、サーボモータＭ１はポンプＰ１に連結駆動して油タンク３５からフィルタ３６、逆止弁３７を経由して制御弁ＳＶ１に圧油を供給している。そのため、油圧シリンダＳが伸縮ストロークすると、スライド５は上昇、下降ストロークする構成となる。また、フレーム１の一側には、スライド５の絶対位置を検出するアナログ信号出力型のエンコーダによるスライド位置検出部６３が設けられている。
【００３１】
ラム１７は、トップ部４に組み込まれており、該ラム１７の下端から加わる成形荷重をトップ部４に伝達して負担する構成となっている。ラム１７の中には、逆押さえピストン１８が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該逆押さえピストン１８を上下動させる油圧室１９が形成されている。この逆押さえピストン１８の下側には、バネ２０が組み込まれている。そして、この逆押さえピストン１８は、ポートＣから圧油を供給するとバネ２０の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートＣから圧油を逃がすとバネ２０の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートＣに供給する圧力を調整することで、逆押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００３２】
逆押さえピストン１８の中には、ノックアウトピストン２１が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該ノックアウトピストン２１を上下動させる油圧室２２が形成されている。このノックアウトピストン２１の下側には、バネ２３が組み込まれている。そして、このノックアウトピストン２１は、ポートＥから圧油を供給するとバネ２３の弾性力に反しながら下側へストロークする。一方、ポートＥから圧油を逃がすとバネ２３の弾性力によって上側へストロークする。したがって、ポートＥへの圧油供給を制御することで任意のタイミングでノックアウトを実施できる。
【００３３】
スライド５の中には、板押さえピストン２５が油密で且つ摺動可能に係合してあるとともに、該板押さえピストン２５を上下動させる油圧室２６が形成されている。この板押さえピストン２５は、ポートＤから圧油を供給すると板押さえピストン２５はスライド５に対して上側へストロークする。一方、ポートＤから圧油を逃がすと板押さえピストン２５の自重によって下側へストロークする。したがって、ポートＤに供給する圧力を調整することで、板押さえ力の大きさを調整可能となる。
【００３４】
例えば、板押さえダイ２７を板押さえピストン２５の上部の下テーブル２８に固定し、打抜パンチ２９をスライド５と一体となるように固定すると、打抜パンチ２９で発生するせん断力Ｐｄの反力は、スライド５に直接伝達される。同様に、板押さえダイ２７に作用させる板押さえ力Ｐｒの反力は、油圧室２６の油を介してスライド５に伝達される。
【００３５】
上テーブル３０は、ラム１７にボルトで機械的に結合していて、圧力ピン大３１と圧力ピン小３２を支えている。圧力ピン大３１は、ラム１７と摺動可能に係合してあり、圧力ピン小３２は、上テーブル３０と摺動可能に係合してあり、逆押さえピストン１８およびノックアウトピストン２１の作用力を受け、逆押さえパンチ３３に作用力を伝達する構成となっている。
【００３６】
例えば、上テーブル３０にダイ３４を固定し、逆押さえパンチ３３をダイ３４の中に摺動可能に配置すると、ダイ３４に発生するせん断力Ｐｄは上テーブル３０を介してラム１７に伝達される。また、逆押さえパンチ３３に発生させる逆押さえ力Ｐｃは圧力ピン小３２、圧力ピン大３１を介して逆押さえピストン１８に伝達される。図７では、ワークＷがダイ３４に板押さえダイ２７で押さえられて拘束されていて、ワークＷが打抜パンチ２９によって打ち抜かれた後の状態を示している。
【００３７】
逆押さえピストン１８の油圧室１９のポートＣ、ノックアウトピストン２１の油圧室２２のポートＥおよび板押さえピストン２５の油圧室２６のポートＤには、管路３９、管路５５および管路４６の一方がそれぞれ接続され独立した油圧回路（図示しない）が形成されている。そして、これら油圧回路に所要の圧力を供給することで、既に説明したように逆押さえピストン１８、ノックアウトピストン２１および板押さえピストン２５をそれぞれ所要のタイミングで上下動させワークＷを拘束せん断加工することができる。
【００３８】
［電気的構成について］
次に、ファインブランキングプレスＦ１の電気的構成について説明する。
図８は、スライドモーション制御系の構成を示すもので、主制御部６４、サーボモータ駆動装置６５、サーボモータＭ１、ポンプＰ１、制御弁ＳＶ１、油圧シリンダＳ、リンク機構Ｌ、スライド５およびスライド位置検出部６３から成っている。動力電源が接続されているサーボモータ駆動装置６５は、スライド位置検出部６３からの信号を受けて、指令値との偏差信号を出力する主制御部６４が出力する信号を受けて、サーボモータＭ１を駆動する駆動電流を供給する。
【００３９】
図９は、主制御部６４の構成を詳しく示すもので、制御の中枢をなすものとして、例えばマイクロプロセッサＣＰＵを使用し、ＣＰＵにはランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭと入力インターフェイスＩ／Ｏと出力インターフェイスＯＵＴと速度設定部６８および速度モニタ６９が接続されている。ランダムアクセスメモリＲＡＭとリードオンメモリＲＯＭは、所要の記憶容量を満足するように設けられている。入力インターフェイスＩ／Ｏは、外部からの信号を入力させるとともに、外部へ信号を出力させるための入力機構を備えていて、出力インターフェイスＯＵＴは、外部へ信号を出力させるための出力機構を備えている。
【００４０】
この入力インターフェイスＩ／Ｏには、ファインブランキングプレスＦ２の駆動を制御するプレス機制御装置７０が接続され、ＣＰＵとの間で信号交信を行う。このプレス機制御装置７０からＣＰＵへ出力する信号として、例えばファインブランキングプレスＦ２が運転を開始してもよいかどうかの問合せ信号、異常信号等があり、逆にＣＰＵからファインブランキングプレスＦ２へ出力する信号として運転準備完了信号等がある。また、この入力インターフェイスＩ／Ｏには、スライド位置検出部６３から出力された信号をデジタル信号に変換する信号変換器７１が接続されている。また出力インターフェイスＯＵＴには、サーボモータＭ１を駆動させるための駆動電流を通電するサーボモータ駆動装置６５が接続されている。
【００４１】
速度設定部６８は、スライド５の移動位置に対応してスライド５の移動速度を教示設定する部分であり、速度モニタ６９はスライド５の速度を、例えばＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、速度設定部６８における速度設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ２の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図１０に示すようにスライド位置とスライド速度を上記ランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。
【００４２】
加圧力設定部７２は、スライド５の移動位置に対応して、加圧力を教示設定する部分であり、加圧力モニタ７３はスライド５の加圧力をＣＲＴまたは液晶画面で表示する。また、加圧力設定部７２における加圧力設定のやり方は、例えばファインブランキングプレスＦ２の操作パネルに設けたキーボードを使用し、図１１に示すようにスライド位置と加圧力をランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶させる。なお、加圧力は、加圧力／トルク換算器６４ｃでモータトルクに換算されＲＡＭに記憶される。
【００４３】
［せん断制御について］
続いて、上述したように構成されたファインブランキングプレスＦ２によるワークＷのせん断制御について、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、運転準備作業としてワークＷを板押さえダイ２７と打抜パンチ２９の上に位置決めしてせん断開始を待つ。そしてＣＰＵに電源が投入されると、ステップ１０１に示すようにＣＰＵを含めて電源回路がイニシャライズされる。次に、ステップ１０２において、ＣＰＵはスライド速度が既に上記速度設定部６８で設定されているかどうかを判断し、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ１０３において、ＣＰＵは加圧力が既に上記加圧力設定部７２で設定されているかどうかを判断する。そして、既に設定が完了したと判断した場合は、ステップ１０４において、プレス機制御装置７０との信号交信によりファインブランキングプレスＦ２が運転可能な状態になっているかどうかを判断する。
【００４４】
ステップ１０４の判断の結果、ＣＰＵがファインブランキングプレスＦ２側の運転準備完了信号を確認すると、ＣＰＵはステップ１０５において、プレス機制御装置７０に対して運転が開始可能であることを示す運転信号を出力する。
【００４５】
ＣＰＵはステップ１０６において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置がスライド速度、すなわちせん断速度を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置がスライド速度を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ１０７において、上記速度設定部６８から同位置に対応したスライド速度を読み出し、同スライド速度信号をサーボモータＭ１の駆動量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、ポンプＰ１に所要の回転を与え、油圧シリンダＳをストロークさせる。ステップ１０８において、ＣＰＵは上記スライド位置検出部６３の出力信号を入力して所定距離移動に要した時間からスライド５の速度を演算し、同演算速度を速度モニタ信号に変換した上、上記速度モニタ６９に出力し、スライド速度をモニタ表示させる。
【００４６】
ＣＰＵはステップ１０９において、上記スライド位置検出部６３からの信号を入力し、スライド５の位置が加圧力を変化させる位置であるかどうかを判断し、同位置が加圧力を変化させる位置であると判断した場合は、ステップ１１０において、上記加圧力設定部７２から同位置に対応した加圧力を読み出し、同加圧力信号をサーボモータＭ１の駆動トルク量に対応した駆動信号に変換してサーボモータ駆動装置６５に出力する。このサーボモータ駆動装置６５は上記駆動信号を入力してサーボモータＭ１に駆動電量を通電し、ポンプＰ１に所要の回転を与え、油圧シリンダＳをストロークさせる。ステップ１１１において、ＣＰＵはトルク検出部の出力信号を入力して、加圧力に換算して加圧力モニタ７３に出力する。
【００４７】
実際には速度設定部６８で設定されるスライド速度設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ１０６からステップ８間のルーチンはスライド速度設定点毎に実行される。また、同様に加圧力設定部７２で設定される加圧力設定点がスライド５の移動範囲において多点に亘るため、ステップ１０９からステップ１１１間のルーチンは加圧力設定点毎に実行される。そして、最後のスライド速度設定点対応のせん断速度制御および最後の加圧力設定点のせん断加圧力制御を完了したとき、ステップ１１２に示すように１行程完了し、運転信号をＯＦＦする。
【００４８】
以上のように、出力トルク一定制御ができるサーボモータＭ１の出力を馬力制御形ポンプＰ１で油圧動力に変換して図８のシステムによってファインブランキングプレスＦ２を駆動するから、プレスの仕事能力を変化させないでせん断速度のみを主制御部６４の速度設定部６８で変更して拘束せん断加工を行うことができる。また、プレスの仕事量能力が小さくなることはない。
【００４９】
また、このように油圧シリンダＳでスライド５を昇降させる場合、上述したようにリンク機構Ｌを介することにより、直動の場合と比較すると油圧シリンダＳのシリンダ容積は直動の場合の約半分でよい。以下に、その説明をする。
【００５０】
図１３は、リンク機構Ｌのスケルトンを示している。このスケルトンは、実施例２に示したリンク機構Ｌとみなすことが可能である。
一般に、プレス機械は下死点近くで大きな加圧力を発生することが要求される。この能力発生位置と下死点とのスライドストローク距離を能力限界と称している。トグルリンクプレスは下死点近くでは僅かな駆動力で無限大の力を発生する性質があるから、同じ能力のプレスでは直動油圧プレスに比べると小さいシリンダでよいことになる。
【００５１】
能力限界でのプレス加圧力Ｐ０とトグル駆動力Ｐ１の関係は次の式となる。
Ｐ１＝２×ｔａｎα０×Ｐ０・・・（１）
ここに、α０＝Ａｃｏｓ［１−（Ｓ１／ｎ）／２ａ］ｒａｄ
Ｓ１：スライドストロークｍｍ
ａ：リンク長さ
ｎ：能力限界定数＝Ｓ１／Ｓ０
Ｓ０：能力限界
【００５２】
例えば、Ｐ０＝１００Ｔ、ａ＝２００、Ｓ１＝５３．６、ｎ＝１５、Ｓ０＝３．５７のときα０＝０．１３３７５３２（７．６６ｄｅｇ）でＰ１＝２６．９Ｔ
つまり、Ｐ０／Ｐ１＝１００／２６．９＝３．７１７となり、
直動油圧プレスでのシリンダ力は１００Ｔ、油圧駆動リンクプレスでは２６．９Ｔとなる。
【００５３】
油圧駆動リンクプレスのシリンダストロークは直動プレスのストロークの約１．９倍である。スライドストロークＳ１と油圧駆動リンクプレスのシリンダストロークＳ２の関係式は、
Ｓ１＝２ａ×（１−ｃｏｓα）・・・（２）
ここに、α：リンクの揺動角ｒａｄ
一般に、α＝３０ｄｅｇ
Ｓ２＝ａ×ｓｉｎα・・・（３）
例えば、ａ＝２００、α＝３０ｄｅｇ（０．５２３５９８７ｒａｄ）のとき、
Ｓ１＝５３．６でＳ２＝１００
つまり、Ｓ２／Ｓ１＝１００／５３．６＝１．８６６である。
【００５４】
上記記載から直動プレスのシリンダ容積Ｖ１と油圧リンクプレスのシリンダ容積Ｖ２の比は、
Ｖ１／Ｖ２＝（Ｐ０×Ｓ１）／（Ｐ１×Ｓ２）＝Ｐ０／Ｐ１×Ｓ１／Ｓ２・・・（４）
例えば、上記の例題の値で計算すると
Ｖ１／Ｖ２＝３．７１７／１．８６６＝１．９９
つまり、油圧リンクプレスのシリンダ容積は直動プレスの約半分でよい。
【００５５】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、ファインブランキングプレスＦ１において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。
【図２】図２は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の主制御部６４の詳細を説明する図である。
【図４】図４は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。
【図５】図５は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。
【図６】図６は、主制御部６４の制御フローチャートである。
【図７】図７は、ファインブランキングプレスＦ２において、スライド５が上昇しワークＷを成形後の状態の側面図である。
【図８】図８は、ファインブランキングプレスＦ１の制御構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、図８の主制御部６４の詳細を説明する図である。
【図１０】図１０は、スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。
【図１１】図１１は、スライドの移動位置に対応した加圧力の設定例図である。
【図１２】図１２は、主制御部６４の制御フローチャートである。
【図１３】図１３は、リンク機構Ｌのスケルトンを示している。
【符号の説明】
【００５７】
５ スライド
６３ スライド位置検出部
Ｍ１ モータ
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転によって昇降するスライドを介してワークをせん断するファインブランキングプレスであって、
前記スライドの昇降位置を検出可能なスライド位置検出部を備えており、
前記ワークをせん断するために必要な加圧力をスライドの昇降位置に応じて予め決定しておき、
前記ワークのせん断時にスライドの昇降位置を検出し、
その検出したスライドの昇降位置に応じて、予め決定の加圧力を生じさせるように前記モータを駆動制御するファインブランキングプレス。
【請求項１】
モータの回転によって昇降するスライドを介してワークをせん断するファインブランキングプレスであって、
前記スライドの昇降位置を検出可能なスライド位置検出部を備えており、
前記ワークをせん断するために必要な加圧力をスライドの昇降位置に応じて予め決定しておき、
前記ワークのせん断時にスライドの昇降位置を検出し、
その検出したスライドの昇降位置に応じて、予め決定の加圧力を生じさせるように前記モータを駆動制御するファインブランキングプレス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２５５７４０（Ｐ２００６−２５５７４０Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７５２６８（Ｐ２００５−７５２６８）
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【出願人】（５９１１５３６５１）浅井興産株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【出願人】（５９１１５３６５１）浅井興産株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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